金属非金属地下矿山采空区治理措施研究

金属非金属地下矿山采空区治理措施研究

杨亮

内蒙古和合生态环保技术咨询有限公司 内蒙古呼和浩特市010010

摘要：金属和非金属矿山开采对地下矿山采空区的形成和演化造成了巨大的环境影响。为了实现地下矿山采空区的有效治理，本研究系统地探讨了金属和非金属地下矿山采空区的治理措施。对当前地下矿山采空区治理工作存在的问题进行了分析，并提出了进一步研究的展望。

关键词：金属非金属；地下矿山；采空区；治理措施

中图分类号： TD7 文献标识码：A

引言：

地下矿山采空区是指矿山开采后形成的空洞区域，在地下矿山开采过程中，采矿工作面逐渐向地表推进，形成了一系列的采空区。这些采空区对地下水资源、地表地貌和生态环境等造成了严重的破坏和污染。因此，地下矿山采空区的治理成为了矿山开采过程中亟待解决的问题。

1当前地下矿山采空区治理工作存在的问题

1.1技术手段的不成熟

地下矿山采空区治理需要运用多种工程和环境保护技术手段，如填充法、支护法、封闭法等。然而，目前仍然存在一些技术难题，如治理材料的选择、施工工艺的改进等方面的问题，需要进一步研究和改进。

1.2治理成本的高昂

地下矿山采空区治理需要大量的资金投入，包括治理设施的建设、材料采购、人力资源等方面的费用。治理成本高昂是制约地下矿山采空区治理的重要因素之一，需要寻求降低成本的方法和途径。

1.3治理效果的评估和监测不完善

地下矿山采空区治理后，需要对治理效果进行评估和监测，以确保治理效果的可持续性和稳定性。然而，目前缺乏科学有效的评估方法和监测手段，导致对治理效果的评估和监测工作存在不足。

2金属非金属地下矿山采空区治理措施

2.1填充法

填充法是一种常用的地下矿山采空区治理措施。它通过将固体材料填充到采空区内，填平空洞，以增加地下的稳定性和承载能力。填充材料通常选择矿石尾砂、矿石渣、水泥等，这些材料具有较好的填充性能和机械强度。填充法的主要目的是减少地表沉降和地下水位下降的影响。通过填充空洞，可以减少地表的沉降程度，保护地表基础设施和建筑物的稳定性。同时，填充材料可以起到一定的隔水层作用，减少地下水位下降的幅度，保护地下水资源免受过度开采的影响。

填充法的选择和设计需要考虑多种因素，包括采空区的尺寸、地质条件、填充材料的可获得性和性能等。此外，填充后的采空区需要进行监测，以确保填充材料的稳定性和治理效果的持久性。需要注意的是，填充法并非适用于所有类型的地下矿山采空区，具体的治理方案应根据实际情况综合考虑和设计。在实施填充法治理时，还需注意填充材料的选择、施工工艺和质量控制，以确保治理效果的可靠性和持久性。

2.2支护法

利用钢材制成的支撑体系，如钢梁、钢柱、钢板等。钢支撑具有较高的强度和刚度，能够有效支撑采空区的土体和岩层，防止坍塌和地表沉降。在采空区周边或内部设置混凝土墙体，形成一道坚固的支撑结构。混凝土支护墙可以提供较好的稳定性和承载能力，防止采空区的变形和失稳。通过在岩体或土体中预埋或后加入锚杆，将其与支护结构相连接，形成一个整体的支撑系统。锚杆能够增加地下空间的抗拉强度和稳定性，有效防止采空区的坍塌和变形。支护法的选择和设计需要考虑采空区的尺寸、地质条件、支撑结构的强度和刚度要求等因素。此外，支护结构的施工质量和监测也是支护法治理的重要环节，以确保支护结构的稳定性和治理效果的可持续性。需要注意的是，支护法的适用性取决于地下矿山采空区的具体情况，包括岩性、坡度、深度等因素。在实施支护法治理时，还需注意支护结构的设计合理性、施工质量和监测管理，以确保治理效果的可靠性和持久性。

2.3生态修复法

通过种植适宜的植物物种，如草本植物、灌木和乔木等，以恢复采空区的植被覆盖。植被能够固定土壤、减少水土流失，提供栖息地和食物来源，促进采空区生态系统的恢复。采用合适的土壤修复措施，如添加有机物质、改良土壤结构、调节土壤pH值等，以改善采空区的土壤质量和肥力。良好的土壤条件有利于植物生长和生态系统的恢复。对采空区的水体进行管理和修复，包括水源保护、水质改善和水循环调控等措施。这有助于保护地下水资源、减少水污染，并维持采空区生态系统的健康。采取措施保护和促进采空区内的生物多样性。这可以包括采取保护措施，如设立自然保护区、建立野生动植物栖息地、保护濒危物种等，以维护生态平衡和保护珍稀物种。生态修复法的实施需要综合考虑采空区的地质条件、气候特点、植被适应性和生态功能等因素。此外，科学监测和管理也是生态修复的重要环节，以确保修复效果的评估和持续性。需要注意的是，生态修复是一个长期的过程，需要持续的投入和管理。因此，在制定生态修复方案时，需要综合考虑环境保护、经济可行性和社会可接受性，以实现对地下矿山采空区的有效治理和可持续发展。

2.4监测与管理

通过测量和监测采空区周边地表的沉降情况，可以及时发现地表沉降的趋势和幅度，评估地表稳定性，并根据监测结果调整治理措施。通过监测井或钻孔中的水位变化，可以了解采空区对地下水位的影响，及时发现地下水位下降或异常变化的情况，以便采取相应的保护措施，保护地下水资源。定期监测采空区周边水体的水质状况，包括地下水和表面水，以评估采空区对水质的影响，并及时采取措施防止水质污染和保护水环境。对已建立的支护结构、填充体等进行定期监测，包括应力、变形、位移等参数的监测，以确保结构的安全和稳定性，及时发现问题并进行维修和加固。对采空区内的植被、土壤和生物多样性进行监测，评估生态恢复的效果和生物群落的健康状况，以指导生态修复工作和保护生态环境。此外，管理措施包括规范的操作和维护，对监测数据进行分析和解读，并根据监测结果制定相应的管理策略和应急预案，确保治理效果的持久性和可靠性。综上所述，监测和管理是地下矿山采空区治理的重要环节，通过建立有效的监测系统和采取相应的管理措施，可以及时发现问题，减轻风险，并确保治理效果的可持续性和成功实施。

2.5封闭法

封闭法的主要手段包括：隧道封堵：在采空区周边或内部挖掘隧道，然后通过封堵隧道口或隧道内部，将采空区与地表隔离。封堵材料可以采用混凝土、岩石充填等，以确保封堵的稳定性和密封性。在采空区周边设置地下墙体，形成一道垂直或倾斜的隔离屏障。地下墙体可以采用钢板桩、混凝土墙体等结构，以阻止地下水和污染物的流动，保护地下水资源。封闭法的优点在于有效隔离采空区与地表的联系，减少了地下水和污染物的交流，保护了地下水资源的质量和数量。此外，封闭法还可以减少采空区的氧气供应，抑制地下火灾和爆炸的发生。然而，封闭法也存在一些挑战和限制。封闭工程的建设成本较高，施工难度大，尤其对于较大规模的采空区封闭更为困难。此外，封闭法可能会对地下矿山的后续开采和利用造成限制。因此，在选择封闭法作为采空区治理措施时，需要综合考虑采空区的规模、地质条件、水文地质特征以及经济可行性等因素，并进行工程设计和评估，以确保封闭工程的可行性和有效性。

结束语

金属和非金属地下矿山采空区的治理是一个复杂而关键的环节。本研究通过对地下矿山采空区的形成机理和演化过程进行分析，总结了国内外在地下矿山采空区治理方面的研究成果，并详细介绍了金属和非金属地下矿山采空区的治理措施。然而，当前地下矿山采空区治理工作还存在一些问题，如技术手段的不成熟、治理成本的高昂等。因此，未来的研究应该致力于解决这些问题，并探索更加有效和可持续的地下矿山采空区治理方法。通过不断的努力，我们有望实现对地下矿山采空区的有效治理，保护地下水资源和生态环境的可持续发展。

参考文献

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[2]李宁.金属非金属地下矿山采空区治理浅述[J].科学中国人,2016,(23):41.

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